Fuel Cell Sebagai Energi Terbarukan dan Potensinya Mengantikan Peran Energi Fosil

By Editor - SmartEnergi.id

Ditulis oleh : Dwi Suryo Abdullah

Sel bahan bakar atau sering disebut dengan "Fuel Cell" merupakan sel listrik  yang dapat menghasilkan energi listrik selama pasokan  bahan bakar ( hidrogen ) tecukupi , dengan proses kerja berdasarkan sistem elektrokimia melalui perpindahan elektron dari kutub negatif (katoda) menuju kutub positif (anoda). yang mengubah energi kimia dari bahan bakar (hidrogen)  langsung menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (dc).

Secara konstruksi fuel cell terdiri dari tiga komponen utama yaitu elektroda negatif (anoda), elektroda positif (katoda) dan elektrolit yang secara konstruksi diapit oleh kedua elektroda namun tidak mempunyai sifat untuk menyimpan energi listrik seperti halnya baterai .

"Selain energi listrik yang dihasilkan oleh fuel cell juga akan menghasilkan air panas".

Salah satu jenis fuel cell adalah proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) yang secara singkat proses kerjanya dapat diuraikan sebagai berikut.

Proses kerja dari fuel cell diawali dari masuknya bahan bakar (hidrogen) yang mengalir ke anoda, dan udara (oksigen) yang dialirkan  ke katoda.  Selanjutnya didalam sel bahan bakar hidrogen, katalis di anoda memisahkan molekul hidrogen menjadi proton, sedangkan elektron akan mengambil jalur berbeda menuju katoda. 

"Elektron akan mengalir melewati eksternal (saluran beban) sehingga terbentuk aliran listrik yang dimanfaat untuk menghasilkan energi". Sementara Proton bermigrasi melewati elektrolit (polymer elektrolit membrane) ke katoda, yang pada akhirnya elektron dan proton  bersatu dengan oksigen untuk menghasilkan air dan panas.

Membrane elektrolit polimer (PEM) merupakan membran pertukaran proton yang hanya menghantarkan ion bermuatan positif dan memblokir elektron dari anoda ke katoda, meski berbahan mirip seperti plastik sangat tipis dalam beberapa penerapannya  berukuran dibawah 20 mikron, sehingga "PEM menjadi salah satu kunci dari teknologi sel bahan bakar". 

Material lain yang mempunyai peran penting adalah lapisan katalis yang secara konstruksi ditempatkan pada di kedua sisi membran (lapisan anoda di satu sisi dan lapisan katoda di sisi lain).

Di sisi anoda, katalis platinum memungkinkan molekul hidrogen dipecah menjadi proton dan elektron. 

Di sisi katoda, katalis platinum memungkinkan reduksi oksigen dengan bereaksi dengan proton yang dihasilkan oleh anoda, menghasilkan air.  Ionomer dicampur ke dalam lapisan katalis memungkinkan proton untuk melakukan perjalanan menembus lapisan polymer electrolyte membrane.

Meskipun pada saat awal setelah penemun sel bahan bakar telah digunakan dalam program luar angkasa NASA sejak pertengahan 1960-an untuk menghasilkan tenaga bagi satelit dan kapsul ruang angkasa, namun sejak penerapan tersebut para ilmuwan terus melakukan penelitian yang pada akhirnya sel bahan bakar telah digunakan di banyak penerapan yang  lain, seperti sel bahan bakar digunakan untuk daya utama dan cadangan untuk bangunan komersial, industri, penyediaan power supply untuk base transmitter station yang ada di perbukitan/gunung, dan perumahan di daerah terpencil yang sulit dapat diakses.

"Teknologi fuel cell dapat diterapkan untuk kendaraan yang disebut dengan fuel cell electric vihecle (FCEV)" seperti yang telah dikembangkan oleh perusahaan otomotive  dalam dua dekade terakhir ini seperti Hyundai , Toyota, BMW, Mitsubishi  dll. (dsa/sm/at)